GCA: 太平洋洋隆之下軟流圈地幔中鐵同位素的高度不均一性

2021-02-08 地學之家

近日，Nature Index期刊Geochimica et Cosmochimica Acta在線刊發海洋所肖媛媛課題組孫普博士對東太平洋洋隆5-15°N兩側海山玄武巖的鐵（Fe）同位素研究成果，揭示了太平洋洋隆之下的軟流圈地幔中Fe同位素的高度不均一性。 

對大洋中脊玄武巖（MORB）的研究表明，上地幔在元素和放射性成因同位素均存在較大尺度的不均一性。Fe是地幔巖中的主要元素，目前對Fe同位素在MORB源區地幔中是否均一仍有爭議。本研究通過對1988年Raitt 02航次拖網獲得的東太平洋洋隆5-15°N兩側海山玄武巖的Fe同位素進行分析，揭示了大洋中脊之下軟流圈地幔中Fe同位素的高度不均一性。

Fe同位素與主量元素、微量元素和Sr-Nd-Hf-Pb同位素均呈現很好的相關性，重Fe同位素賦存於富集不相容元素的地幔組分之中，表明重Fe同位素在巖漿作用過程中更不相容。低部分熔融程度（Low-F）熔體的地幔交代作用是造成重Fe同位素富集的主要原因。Low-F交代熔體形成於軟流圈地震波低速帶（LVZ），並在上覆巖石圈地幔底部結晶出富集重Fe同位素的輝石巖脈體。這種古老、被交代的大洋巖石圈地幔物質經俯衝作用進入地球內部並循環到MORB源區地幔中，造成Fe同位素、元素與Sr-Nd-Hf-Pb同位素的高度不均一性。 

圖1 EPR海山玄武巖中Fe同位素組成的高度變化

該論文第一作者為孫普博士，通訊作者為孫普博士和牛耀齡教授。研究得到了國家自然科學基金、國家自然科學基金-山東省聯合基金、青島海洋科學與技術試點國家實驗室和「111計劃」等聯合資助。  

論文信息： Sun, P., Niu, Y., Guo, P., Duan, M., Chen, S., Gong, H., Wang, X. and Xiao, Y., 2020. Large iron isotope variation in the eastern Pacific mantle as a consequence of ancient low-degree melt metasomatism. Geochimica et Cosmochimica Acta, 286: 269-288.　

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